Sobre o conversor Buck, avalie as seguintes afirmações: I - Quando a chave S é ligada o diodo fica polarizado inversamente, a corrente da entrada cresce exponencialmente e flui através do indutor e da carga durante um tempo Tswi. II - Durante o período em que a chave está desligada o indutor começa a cair a tensão inversa que vai polarizar o diodo de forma direta, assim a corrente vai fluir pelo indutor e a carga durante o tempo Tosi. III - Durante o período em que a chave está desligada o diodo é polarizado diretamente e a corrente flui através do indutor e da carga. IV - Quando a frequência de chaveamento for alta, uma indutância relativamente pequena será suficiente para reduzir a ondulação a um grau aceitável.

Alternativa A - Todas são verdadeiras.

Análise Detalhada do Conversor Buck:

O circuito apresentado é um Conversor Buck (abaixador), responsável por reduzir a tensão de entrada contínua (V_i) para uma tensão de saída menor (V_o). Vamos analisar cada afirmativa baseada no funcionamento do circuito:

• Afirmação I (Chave Ligada - Estado Estacionário):
• Quando a chave S fecha, ela conecta a fonte V_i diretamente ao ramo do indutor.
• O diodo D fica polarizado reversamente (bloqueado) porque o potencial no nó entre o indutor e o diodo sobe acima de V_o.
• A corrente circula da fonte, passa pela chave, pelo indutor e para a carga. Como o indutor se opõe à variação de corrente, ela cresce gradualmente. Em um modelo real com resistência parasita, esse crescimento é exponencial, tendendo a um valor máximo.
• Conclusão: Verdadeira.
• Afirmação II (Chave Desligada - Descarga):
• Ao abrir a chave S, a corrente no indutor não pode mudar instantaneamente.
• Para manter o fluxo de corrente, o indutor gera uma força contraeletromotriz (tensão induzida invertida). Isso faz o ponto de conexão do indutor com o diodo ficar negativo em relação ao terra, polarizando o diodo diretamente (condutor).
• Surge então um caminho fechado (malha): Indutor \rightarrow Carga \rightarrow Diodo \rightarrow Indutor. A energia armazenada no campo magnético é transferida para a carga.
• Conclusão: Verdadeira.
• Afirmação III (Nome do Diodo):
• Durante o intervalo em que a chave está aberta (T_{OFF}), o diodo fornece um caminho alternativo ("roda") para a corrente do indutor circular sem passar pela fonte.
• Por essa função de permitir que a corrente "flua livremente" (freewheeling) quando a fonte é desconectada, ele é tecnicamente chamado de diodo de roda livre ou diodo de retorno.
• Conclusão: Verdadeira.
• Afirmação IV (Relação Frequência e Indutância):
• A ondulação de corrente no indutor (\Delta I_L) é dada aproximadamente por:
  \Delta I_L \approx \frac{V_{out} \cdot (1 - D)}{L \cdot f}
• Onde f é a frequência de chaveamento e L é a indutância.
• Perceba que \Delta I_L é inversamente proporcional a f. Portanto, se aumentarmos a frequência (f), podemos utilizar uma indutância (L) menor para manter a mesma ondulação de corrente aceitável. Isso permite componentes físicos menores e mais leves.
• Conclusão: Verdadeira.

Conclusão

Como todas as quatro assertivas descrevem corretamente o comportamento físico e os princípios de projeto do conversor Buck, a alternativa correta é a que indica que todas são verdadeiras.

Alternativa A.